scientifique - Zimmer Dental

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IMP_SPE_P005_016_ART:IMPLANT 15/05/12 14:40 Page S5
RECHERCHE
scientifique
Implants dentaires
Trabecular Metal™
Résumé du concept et de la recherche
pour son développement
RÉSUMÉ La recherche en biomatériaux implantables et en technologies de surface des
M. COLLINS
J. BASSETT
H. BO WEN
C. GERVAIS
M. LOMICKA
S. PAPANICOLAOU
 dernières années a permis de mettre au point un biomatériau en tantale poreux dont la
structure et l’élasticité sont semblables à celles de l’os trabéculaire. Ce matériau est largement utilisé en reconstruction orthopédique depuis plus de  ans. Des progrès récents ont
conduit à l’élaboration d’un nouvel implant dentaire : le Trabecular Metal™ Dental Implant
(Zimmer Dental Inc., Carlsbad, États-Unis). Cet article présente une revue sur le concept de
cet implant et ouvre la discussion sur la recherche qui a conduit à sa création.
MOTS CLÉS : 1 Implant dentaire 1 Surface implantaire 1 Trabecular Metal™
SUMMARY
Trabecular Metal™ Dental Implants: Overview of design and developmental research. Research
in implant biomaterials and surface technologies over the past three decades has led to development of a porous
tantalum biomaterial with a structure and elasticity similar to trabecular bone. This material has been used extensively in orthopedic reconstructions for over a decade. Recent advancements have led to the development of
a new Trabecular Metal™ Dental Implant (Zimmer Dental Inc., Carlsbad, CA, USA). This article presents an overview of the implant design, and discusses some of the underlying research that led to its development.
KEYWORDS : 1 Dental Implant 1 Implant Surface 1 Trabecular Metal™
INTRODUCTION
Des tentatives visant à remplacer les dents
manquantes par des matériaux implantables
ont été observées sur des restes humains
anciens [1], puis documentées sur le plan
expérimental et clinique dans la littérature
dentaire depuis le XIXe siècle [2, 3]. Durant
ces 30 dernières années, les systèmes d’implants dentaires ont été commercialisés sous
forme de matériaux très divers : tantale [2, 4, 5],
carbone vitrifié [6-8], saphir monocristallin [9, 10], acier inoxydable [2, 3], titane [3, 11-14] et
autres substances. Cependant, l’ère de la
dentisterie implantaire moderne est avant
tout fondée sur la recherche en orthopédie
portant sur le titane et adaptée par la suite
pour des applications en implantologie
dentaire. En 1940, les chirurgiens orthopédiques [15] ont d’abord expérimenté l’utili-
sation chirurgicale du titane et ont signalé
son extrême biocompatibilité. Dans les
années 1950, d’autres chirurgiens orthopédiques [16, 17] ont rapporté la capacité supérieure du titane à résister à la corrosion et à
demeurer relativement inerte à l’intérieur
du corps [18-20]. En 1977, le chirurgien orthopédique Per-Ingvar Brånemark et son
équipe [11-14] ont publié les résultats de leur
étude monumentale menée pendant 10 ans
sur les implants dentaires. L’équipe de Brånemark a documenté [11-14] les processus et
les conditions selon lesquels de l’os vivant
organisé pouvait établir une connexion
directe, à la fois structurelle et fonctionnelle,
avec un implant dentaire en titane mis en
charge. Ces chercheurs [11] ont inventé le
terme « ostéointégration » pour décrire le
phénomène naturel mentionné pour la
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Implants dentaires Trabecular Metal™. Résumé du concept et de la recherche pour son développement - M. COLLINS, J. BASSETT, H. BO WEN, C. GERVAIS,
M. LOMICKA, S. PAPANICOLAOU
première fois par leurs prédécesseurs il y a plus de trois
décennies.
Durant les 30 ans qui ont suivi la publication de
l’étude fructueuse de Brånemark, une recherche
continue en dentisterie et en orthopédie s’est concentrée sur différentes techniques visant à favoriser
l’apposition d’os sur des surfaces d’implants en
titane. Malgré les différences observées selon les
localisations anatomiques et les structures osseuses,
une variété de techniques visant à modifier les surfaces mises au point dans le domaine de l’orthopédie a pu être adaptée avec succès pour leur utilisation
en implantologie dentaire. Parmi celles-ci, on trouve
l’hydroxyapatite (HA), la projection de plasma de
titane (TPS) et les revêtements de surface poreux tels
que les surfaces de microbilles poreuses et le revêtement en titane à structure trabéculaire (CSTi™).
Le matériau Trabecular Metal™ (Zimmer Dental
Inc., Carlsbad, États-Unis) est un biomatériau poreux
dont la structure et la rigidité sont similaires à celles
de l’os trabéculaire (FIG. 1) [21-26]. Il est fabriqué en recouvrant un squelette de carbone vitrifié par une couche
de tantale (FIG. 2) grâce à un procédé de revêtement breveté qui se fait par une déposition chimique en phase
vapeur. Le tantale présente sur la surface en carbone
vitrifié un schéma de croissance cristallographique
[26, 27] des trabécules interconnectés [23, 27-31] (FIG. 1) qui
forment le matériau. La technologie Trabecular
Metal™ diffère de façon significative des surfaces
en microbilles frittées, des surfaces projetées au
plasma de titane, des mailles en fibres de titane ou
encore de la mousse de titane, en raison de sa haute
porosité interconnectée (jusqu’à 80 %) et de la régularité de taille et de forme de ses pores [23, 27, 28, 30, 31].
FIG. 1 / Vue au microscope électronique à balayage d’os
trabéculaire (à gauche) et du matériau Trabecular Metal™
(à droite).
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FIG. 2 / Coupe au microscope électronique à balayage des
trabécules du matériau Trabecular Metal™ montrant le
revêtement en tantale, l’os environnant (a) recouvrant le
squelette en carbone vitrifié (b).
Contrairement au contact os-implant obtenu sur des
surfaces non poreuses, le réseau géométrique de
pores interconnectés de la technologie Trabecular
Metal™ est conçu pour favoriser une croissance biologique à l’intérieur des pores [20, 24-27, 30-32].
Ce matériau Trabecular Metal™ a été très largement
utilisé pour des reconstructions orthopédiques durant
plus de 10 ans [23-25, 28, 31, 33, 34]. Cet article présente un
nouvel implant dentaire Trabecular Metal™ et son
évolution dans le domaine de la recherche.
ÉTUDES PRÉLIMINAIRES
SUR LA TECHNOLOGIE
DU TRABECULAR METAL™
EN TANT QUE BIOMATÉRIAU
À l’origine, la technologie Trabecular Metal™ a été
commercialisée sous l’appellation de matériau
Hedrocel® destiné à l’augmentation osseuse tridimensionnelle. Au début des années 1990, une série
d’évaluations in vivo a débuté chez le chien [30, 35-37],
sur le modèle canin, et des tests mécaniques ont permis d’évaluer expérimentalement la structure cellulaire ouverte tridimensionnelle comme implant
potentiel permettant la croissance intrinsèque d’os
spongieux et le support pour un implant dentaire
dans la crête alvéolaire.
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RECHERCHE
SUBVENTION DE RECHERCHE
DE L’INSTITUT NATIONAL DE LA SANTÉ
(DE09781)
Financés par une subvention de l’Institut national de
la santé (NIH : National Institutes of Health), Kaplan
et al. [30, 35-37] créent des résections mandibulaires de
pleine épaisseur mesurant 18 mm sur les hémimandibules droites de 6 chiens. Un implant Trabecular Metal™ est placé dans le site et stabilisé à l’aide
d’une plaque d’ostéosynthèse à 10 trous. Sur les
hémi-mandibules gauches (côté opposé), ils pratiquent une résection de pleine épaisseur mesurant
17 mm et ils augmentent avec l’os réséqué du côté
droit de la mâchoire, puis ils stabilisent avec une
plaque de reconstruction à 10 trous. Les animaux sont
soumis à un examen quotidien et à des prises de
radiographies ventro-dorsales durant une période
de 6 mois afin d’évaluer la cicatrisation des sites
expérimentaux.
Les plaques d’ostéosynthèse sont déposées au bout
de 3 mois chez les animaux qui présentent une stabilité mandibulaire confirmée lors des examens radiographiques et physiques. Pour les animaux qui ne
présentent pas de stabilité passé ce délai, la phase de
cicatrisation est poursuivie avec des évaluations mensuelles jusqu’à ce que la stabilité soit confirmée et que
la plaque puisse être déposée. Au bout de 6 mois, tous
les chiens sont sacrifiés et la mandibule entière est prélevée sur chaque animal. Toutes les plaques de compression résiduelles sont déposées au moment du
sacrifice. Chaque mandibule est sectionnée en deux
parties : gauche (groupe témoin) et droite (groupe
expérimental). Les hémi-mandibules sont ensuite
sectionnées et préparées pour une analyse histologique.
Au total, ces auteurs obtiennent 6 mandibules. Pour
deux d’entre elles, l’implant test est tombé par suite
de la résorption de l’os adjacent due à une infection.
Dans tous les échantillons survivants, le côté matériau Trabecular Metal™ est comparé avec le côté
témoin opposé. Les 4 échantillons survivants présentent du tissu ostéoïde qui traverse l’implant Trabecular Metal™ et 3 d’entre eux présentent de l’os
minéralisé au centre du matériau (FIG. 3). Un échantillon
présente de l’os minéralisé sur les bords, mais le centre n’est pas encore minéralisé (FIG. 4 et 5). La majeure
scientifique
FIG. 3 / Croissance d’os minéralisé à l’intérieur du
Trabecular Metal™ poreux (en noir sur la
photographie). On observe la conversion de la matrice
ostéoïde en os minéralisé [37] (coloration MIBS).
FIG. 4 / Croissance d’os non remodelé (immature) à
l’intérieur des pores du Trabecular Metal™ [37]
(coloration au trichrome, en lumière semi-polarisée).
FIG. 5 / Formation d’os lamellaire à l’intérieur du
Trabecular Metal™. Selon les chercheurs, « la
maturation de l’os immature en os lamellaire indique
la présence d’un os normal et d’une permanence » [37]
(coloration au trichrome, en lumière semi-polarisée).
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partie de la minéralisation apparaît sur les bords de
l’ostéotomie. Il semble y avoir plus d’os en voie de formation aux niveaux caudal, supérieur et lingual que
sur les côtés crânien, inférieur et vestibulaire.
La majeure partie de l’os nouveau est immature (FIG. 4).
Cependant, on observe de petites zones d’os lamellaire surtout sur les bords de l’interface os/implant.
On n’observe pas d’éléments médullaires sur aucun
des échantillons [36]. Des éléments cellulaires (ostéoblastes) sont identifiés dans l’os immature à l’intérieur
de l’implant ; cependant, ceux-ci sont quantitativement plus prédominants sur les bords.
Les échantillons témoins montrent une bonne union
osseuse dans tous les cas, y compris les cas qui se sont
infectés. Par rapport aux sites témoins, les 4 échantillons tests survivants montrent une néoformation
osseuse plus importante dans 1 cas, moins de néoformation osseuse dans 1 cas et une plus large zone
de formation osseuse dans 2 cas, mais le degré de
minéralisation est légèrement inférieur à celui des
échantillons témoins.
Kaplan et al. [30, 35-37] en ont conclu que la technologie Trabecular Metal™ et l’os autogène présentaient
le même taux de succès dans le traitement des défauts
par discontinuité mandibulaire. L’os pousse à l’intérieur du matériau Trabecular Metal™, se minéralise et génère des éléments cellulaires.
BREVET ÉTATS-UNIS N° 5.282.861
PUBLIÉ EN 1994
L’inventeur du brevet américain n° 5.282.861 a également participé aux travaux de recherche menés
grâce à la subvention de l’Institut national en recherche
pour la santé (DE09781) cité plus haut [35].
Ce brevet mentionne que la technologie Trabecular
Metal™ peut être utilisée « pour les augmentations
de crêtes alvéolaires, en parodontologie et en reconstruction orthognatique » et qu’elle s’avère également
« utile pour certaines applications orthopédiques ».
Bien qu’à ce jour, la commercialisation de la technologie Trabecular Metal™ soit strictement limitée
à des applications orthopédiques, le brevet de 1994
(US n° 5.282.861) mentionne par ailleurs que « la
présente invention peut également être utilisée pour
remplacer des dents du fait de sa capacité à induire
une croissance tissulaire et osseuse, même en présence
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d’une infection moyenne. Par exemple, une dent
artificielle peut être raccordée à un cylindre cellulaire ouvert de tantale et positionnée dans la mâchoire
à l’intérieur d’un orifice de taille adéquate. On laisse
la gencive reposer contre la dent artificielle et une
partie du cylindre pour réaliser une fermeture ». Bien
que la proposition d’un tel implant dentaire n’ait
jamais été conçue avec le Trabecular Metal™, un
concept similaire d’implant fabriqué en maille de
fibres de titane a été lancé dans un premier temps
durant les années 1970, mais l’interface fibro-osseuse
obtenue limitait ses chances de succès [39-46].
INTÉGRITÉ MÉCANIQUE ENTRE
LE TRABECULAR METAL™
ET UN IMPLANT DENTAIRE UNITAIRE
Dillion et al. [38] ont mené une expérimentation mécanique pour déterminer la capacité d’une greffe
tridimensionnelle de matériau Trabecular Metal™ à
supporter une restauration dentaire unitaire implantoportée. Un implant en titane fileté de 3,7 mm de diamètre (Implant Screw-Vent®, Zimmer Dental Inc.)
a été placé dans un bloc de tantale poreux en Trabecular Metal™ mesurant 10 × 20 × 25 mm, dont l’expérimentation était en cours pour évaluer son
utilisation comme substitut osseux dans des défauts
segmentaires importants [38]. Le système est évalué en
cycle unique et en fatigue par compression axiale, et
par flexion sur le cantilever. Les échantillons de compression sont mis en charge à 25 N/s à l’air libre
jusqu’à un maximum de 300 N et les échantillons de
flexion sont mis en charge à 25 N/s à l’air libre jusqu’à
leur rupture [38]. Les échantillons de fatigue sont testés en solution de Ringer à 37 °C à 5 Hz jusqu’à
2,5 × 10 cycles [38]. La rupture à la fatigue en compression est définie comme étant une déformation
permanente de 0,03 mm [38]. Les résultats montrent
une force moyenne de flexion en cycle unique de
1,04 ± 0,13 kNmm et un déplacement moyen de
2,47 ± 0,61 mm avec un bras de levier de 7,5 mm. Les
tests en compression axiale montrent un déplacement
moyen de 0,17 ± 0,01 mm lors de la charge maximale
à 300 N et la valeur moyenne de charge à laquelle
l’échantillon commence à fléchir est de 0,07 kN
(± 0,28 kN) [38]. Une courbe de flexion du cantilever
S/N est générée à partir de 80 % de la charge et se
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RECHERCHE
termine à 2,5 × 106 cycles [38]. Aucun échec au niveau
du matériau Trabecular Metal™ ou à l’interface n’est
détecté [38]. Tous les échecs des échantillons sont dus
à la déformation de la vis [38]. La fatigue en compression axiale est réalisée sans échec avec une charge
maximale de 600 N, ce qui représente environ quatre fois la force de mastication normale [38]. Les tests
en cycle unique et à la fatigue indiquent tous que le
système implantaire en Trabecular Metal™ est capable de supporter des charges qui sont significativement plus importantes que celles que l’on trouve
in vivo [38]. L’échec du système se produit au niveau
de la vis de pilier plus qu’au niveau de l’interface
implant/Trabecular Metal™ ou qu’à l’intérieur du
Trabecular Metal™ lui-même [38].
ÉTUDE DE LA FAISABILITÉ MÉCANIQUE
POUR L’UTILISATION POTENTIELLE DE
LA TECHNOLOGIE TRABECULAR
METAL™ COMME MATÉRIAU POUR UN
IMPLANT DENTAIRE (ZRR-ZD-00011-07)
Des blocs cylindriques et hexagonaux de Trabecular Metal™ sont évalués par une force en va-et-vient,
le test du couple de dépose et les tests en compression statique dans un matériau de substitution de
l’os, le polyéther de polyuréthane, afin de déterminer comment le matériau peut fonctionner durant sa
mise en place dans l’os et comment il peut supporter une charge directe. Les blocs de grand diamètre
(6 mm) en Trabecular Metal™ montrent une bonne
stabilité initiale et sont suffisamment solides pour
résister aux forces de mise en charge en compression
qui excèdent celles documentées pour l’environnement buccal. Les blocs de diamètres inférieurs (3,7
et 3 mm) en Trabecular Metal™ pourraient bénéficier d’une propriété antirotationnelle, telle que des
spires externes, pour améliorer la stabilité initiale et
le renforcement interne, et ce afin de résister aux
forces de compression dans l’environnement buccal.
Par exemple, un implant fabriqué à la fois en titane
et en Trabecular Metal™ pourrait être significativement plus résistant que les blocs pleins en Trabecular Metal™ seul. Les résultats de ces expérimentations
indiquent qu’une association de Trabecular Metal™
et de titane peut donner des propriétés mécaniques
acceptables pour un implant dentaire.
scientifique
APPLICATION
DE LA TECHNOLOGIE
TRABECULAR METAL™
À L’IMPLANT DENTAIRE
L’implant présente une configuration conique, multifiletée et endo-osseuse, similaire à celle de son prédécesseur, l’implant Screw-Vent® conique (Tapered
Screw-Vent® Implant, Zimmer Dental Inc.), mais
modifiée avec une section médiane en Trabecular
Metal™ (FIG. 6). Les structures coronaire, apicale et
interne de l’implant sont constituées d’alliage en
titane (Ti-6Al-4V grade 5) avec une surface microtexturée obtenue par sablage à l’hydroxyapatite (Surface MTX ®). La partie coronaire présente des
microrainures cervicales et l’hexagone interne de
Zimmer Dental à connexion par friction ; la partie
apicale présente des filets autotaraudants. Dans la
partie médiane de l’implant, le Trabecular Metal™
est constitué de tantale (98 %) recouvrant un support
en carbone vitrifié (2 %) (FIG. 2).
TANTALE
Ce métal hautement biocompatible [47-49] a été très
largement utilisé durant plus d’un demi-siècle
pour les appareils médicaux implantables chez
l’homme : implants dentaires [2, 4-5], implants orthopédiques [24-26, 29, 32-34, 49-50], clips de ligature de plaques
chirurgicales [47, 51], plaques, filets et fils utilisés en
neurochirurgie, en cranioplastie et en reconstruction
FIG. 6 / L’implant dentaire
Trabecular Metal™.
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orale et maxillo-faciale [47, 52-56], électrodes pour pacemakers [47, 57] et pour de nombreuses autres applications cliniques [47, 58, 59]. Il a été rapporté que le tantale
ne génère pas les niveaux de cytotoxicité observés avec
d’autres métaux tels que le nickel, le cobalt et le
chrome [47, 60] et qu’il témoigne d’une résistance élevée à l’oxydation, à la corrosion et à la production
ionique associée [47, 41, 60-63]. Initialement, le tantale
était le matériau de choix de Brånemark lors de ses
recherches sur la croissance osseuse. Cependant,
son coût élevé a fait du titane un matériau plus pratique à l’époque.
CARBONE VITRIFIÉ
L’une des premières préoccupations cliniques qui
est apparue lors de la conception de l’implant
Trabecular Metal™ portait sur l’effet que pourrait
avoir l’exposition du noyau en carbone vitrifié (FIG. 2)
sur l’environnement osseux. L’utilisation à long terme
du carbone vitrifié comme matériau pour les implants
dentaires chez l’homme [6-8], ainsi que les études
animales à court [64, 65] et long termes [66] ont démontré qu’il est bien toléré dans l’environnement buccal [6]. Une étude à 5 ans, systémique, toxicologique
et carcinogénique chez le chien, montre que les
implants en carbone vitrifié n’entraînent aucune
réponse systémique au niveau des principaux
organes, des tissus, du sang ou des urines, aucune
réponse inflammatoire ni de réaction à un corps
étranger au niveau des tissus voisins [6, 66]. La croissance étendue des tissus durs et mous à l’intérieur des
rainures macroscopiques et d’autres irrégularités de
surface du carbone vitrifié a été largement documentée [6, 67, 68].
ÉVALUATION MÉCANIQUE D’IMPLANTS
DENTAIRES TRABECULAR METAL™
(ZRR-ZD-00065-00) DE 4,7 MM
DE DIAMÈTRE
Le but de cette expérimentation était de déterminer
si les implants Trabecular Metal™ pouvaient montrer une limite d’endurance acceptable à la fatigue qui
soit égale ou supérieure à 90 lbs (400 N), lorsqu’ils
sont soumis à une charge cyclique en compression.
Cette limite de résistance est fondée sur les écarts des
forces masticatoires décrits dans la région molaire [69].
S10
D’autres données importantes collectées pour la
recherche incluent la résistance maximale durant
une charge en compression statique et les modes
d’échec durant les charges en statique et en fatigue.
Les évaluations ont été réalisées avec l’implant dentaire Trabecular Metal™ de 4,7 mm de diamètre en
accord avec les exigences de la compagnie (ZRPZD-00065-00 et TP-307, Zimmer Dental Inc.), les
bonnes pratiques de fabrication et les standards internationaux [70]. Les implants Trabecular Metal™ de
4,7 mm de diamètre ont une limite d’endurance de
100 lbs (445 N) ; il en a été conclu que ces implants
de 4,7 et 6 mm de diamètre pouvaient supporter les
forces qui s’exercent dans la région molaire.
TESTS À L’ABRASION DES IMPLANTS
DENTAIRES À SURFACES POREUSES
(ZRM-ZD-00028-00)
Cette étude a été menée pour évaluer si la friction générée par la pose de l’implant dans un site d’ostéotomie était capable d’altérer les surfaces implantaires
poreuses. Des implants possédant deux surfaces
poreuses différentes ont été évalués : les implants
dentaires Trabecular Metal™ et les implants en titane
présentant une structure similaire à l’os spongieux
(CSTi). Les échantillons tests ont été examinés au
microscope à différents grossissements, et comparés avant et après leur mise en place dans deux substrats : un substitut d’os synthétique fait de polyéther
de polyuréthane rigide avec une fine structure à cellule fermée (densité = 0,32 g/cm3) (Last-A-Foam®,
General Plastics Manufacturing Co., Tacona, ÉtatsUnis), « mousse d’os » et du condyle bovin. On ne
s’attendait pas à une abrasion entraînant un relargage
important de débris métalliques provenant des
surfaces implantaires en raison des différences de
forces de cisaillement entre les implants en métal
poreux et l’os. Dans cette étude, les implants en Trabecular Metal™ et en CSTi ne montrent ni usure ni
relargage de débris métalliques à l’intérieur du site
osseux. Cela a été observé à grossissement × 24 et était
encore plus évident aux grossissements × 65 et × 137,
où les zones poreuses orientées à la fois parallèlement
et perpendiculairement au grand axe des implants ne
montrent aucune déformation après la pose des
implants.
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RECHERCHE
Valeur moyenne du couple d’insertion (Ncm)
ANALYSE DU COUPLE D’INSERTION
POUR LES IMPLANTS DENTAIRES
ZIMMER TRABECULAR METAL™
DANS UNE SIMULATION D’OS DENSE
(ZRR-ZD-00060-00 ADD I,
ZRM-ZD-00034-00, ZRM-ZD-00035-00)
Les valeurs de couple d’insertion pour les implants
tests fabriqués selon la technologie Trabecular Metal™
et des implants témoins en titane Tapered ScrewVent® Implant (Zimmer Dental Inc.), NobelReplace®
et NobelActive® (Nobel Biocare, Yorba Linda, ÉtatsUnis), SLActive® Bone Level (Straumann, Bâle,
Suisse) ont été évaluées dans de la mousse d’os. La
mousse d’os se compose d’une couche externe dense
(0,80 g/cm3) analogue à l’os cortical, et d’un noyau
plein en mousse rigide (0,48 g/cm3) similaire à l’os
trabéculaire. Cette expérimentation a été menée afin
de déterminer si le couple d’insertion nécessaire
pour placer l’implant Trabecular Metal™ dans de l’os
dense simulé était comparable à celui des implants
témoins, qui ont été sélectionnés pour leurs taux de
succès élevés et bien documentés dans des conditions
de mise en charge différée et immédiate [71-74]. Les
valeurs moyennes du couple d’insertion pour les
implants témoins sont respectivement de 119,9 Ncm
119,9
100
pour l’implant Tapered Screw-Vent® de 4,7 × 13 mm,
de 93 Ncm pour l’implant NobelActive® de 5 × 13 mm,
de 89,5 Ncm pour l’implant NobelReplace ® de
5 × 13 mm et de 60,5 Ncm pour l’implant SLActive® Bone Level de 4,8 × 12 mm (TABLEAU I).
Les critères d’acceptation pour cette expérimentation
nécessitaient que la valeur moyenne du couple d’insertion pour les implants Trabecular Metal™ soit
comprise entre les valeurs maximales et minimales
de couple d’insertion obtenues pour les implants
témoins. La valeur moyenne du couple d’insertion
pour les implants tests Trabecular Metal™ a été
mesurée à 104,1 Ncm pour les implants de
4,7 × 13 mm (TABLEAU I). Les différences entre les implants
tests et les implants témoins sont statistiquement
significatives.
Les implants dentaires Trabecular Metal™ montrent des valeurs de couple d’insertion comprises
dans la moyenne établie par les implants témoins
disponibles sur le marché. De nombreuses études [7377] ont utilisé les valeurs du couple d’insertion comme
guide de stabilité pour déterminer si un implant dentaire pouvait supporter une mise en charge immédiate,
bien qu’à ce jour, il n’y ait aucun consensus clinique
sur ce que devrait être un niveau minimal de couple
*Valeur moyenne du couple d’insertion dans un bloc de mousse
d’os à 50/30 simulant un os dense
120
110
scientifique
ZRM ZD 00034-00
ZRM ZD 00035-00
104,1
90
93
80
ZRR ZD 00060-00 addendum 1
Données provenant
de Zimmer Dental Inc.
89,5
70
60
60,5
50
40
30
20
10
0
Implant
Tapered Screw-Vent®
Implant
Trabecular Metal®
Implant
NobelActive®
Implant
NobelReplace®
4,7 x 13 mm
4,7 x 13 mm
5 x 13 mm
5 x 13 mm
TABLEAU I / Résultats pour le couple d’insertion* (Ncm)
Implant Straumann
Bone Level®
4,8 x 12 mm
3
S11
> OS X Couleur
d’insertion. Cependant, d’une manière générale, de
nombreux cliniciens [73-77] ont opté pour une valeur
de couple approximative de 35 Ncm ou plus comme
valeur guide pour la mise en charge immédiate. Dans
cette étude, les valeurs moyennes du couple d’insertion
pour les implants tests Trabecular Metal™ excèdent
cette limite de façon significative (TABLEAU I).
ANALYSE DE L’ADAPTATION
PAR PRESSION DES IMPLANTS
(ZRR-ZD-00064-00)
Comparés aux implants filetés conventionnels, les
implants Trabecular Metal™ possèdent moins de
spires externes pour la stabilisation primaire et une
surface poreuse qui forme une interface en friction
avec l’os. Cette étude a évalué l’effet des forces de torsion sur l’intégrité structurelle des implants dentaires Trabecular Metal™ pendant et après leur
insertion dans l’os. De précédentes études réalisées
pour la société (ZRR-ZD-00060-00) ont évalué la
quantité de couple nécessaire pour placer des cylindres pleins en Trabecular Metal™ à l’intérieur de
l’os et l’effet que pouvait avoir l’insertion en friction
sur l’intégrité structurelle du matériau. Les résultats
ont fourni des données initiales pour pouvoir comparer les résultats obtenus lorsque le Trabecular
Metal™ est utilisé pour concevoir un implant fileté.
La quantité de couple requise pour compromettre l’intégrité structurelle d’un implant dentaire Trabecular Metal™ est significativement plus élevée que la
quantité de couple actuellement exercée sur le matériau Trabecular Metal™ lui-même durant son insertion dans l’os. De plus, un implant totalement intégré
est capable de supporter une force rotationnelle de
plus de 355 Ncm, ce qui est plus de 3 fois supérieur
aux forces anticipées dans les pires situations de
forces en torsion placées sur des molaires lors d’une
mise en charge occlusale immédiate (110 Ncm, par
Engineering Analysis, Lab notebook ZDI-269). Ces
découvertes suggèrent que la partie en Trabecular
Metal™ de l’implant dentaire ne sera pas affectée sur
le plan structurel par des forces de torsion durant
l’insertion ou la mise en charge immédiate.
S12
POSE DE L’IMPLANT DENTAIRE
TRABECULAR METAL™
SELON DES PROTOCOLES
CHIRURGICAUX ÉTABLIS POUR DE L’OS
DE FAIBLE DENSITÉ OU POUR DE L’OS
DENSE (ZRR-ZD-00076-00)
L’insertion d’un implant dans un os de densité
moyenne à élevée (types 1 à 3) [78] nécessite l’utilisation d’un foret à étage qui prépare la partie apicale
du site osseux à un diamètre inférieur. Cette technique
permet à environ un tiers d’un implant conique de
pénétrer le site osseux avant que ses spires autotaraudantes s’engagent dans les parois du site récepteur, ce qui peut faciliter la pose d’implants dans des
sites dont l’accès vertical est limité [79]. Dans un os de
faible densité (type 4) [78], la préparation finale de
l’ostéotomie est réalisée à l’aide d’un foret droit qui
est plus petit de 0,2 à 0,3 mm que l’extrémité apicale
d’un implant conique, selon le diamètre de l’implant [79]. Cette technique chirurgicale pour os de faible densité est conçue pour permettre à l’extrémité
apicale d’un implant conique de s’engager latéralement dans les parois du site et de comprimer progressivement l’os environnant jusqu’à un maximum
de 0,6 ou 0,7 mm au niveau crestal, selon le diamètre de l’implant [79]. Lorsque le diamètre d’un site
osseux est au minimum de 100 mm inférieur à celui
de l’implant, les contraintes de l’ajustage en force
générées durant l’insertion ont montré qu’elles augmentaient le couple d’insertion et la stabilité de l’implant par rapport aux implants qui ne sont pas placés
dans des sites de diamètre inférieur dans un os de faible densité [69, 70, 79].
La présente étude a initialement été conçue pour
déterminer si les implants dentaires Trabecular
Metal™ pouvaient être insérés avec succès dans un
substitut osseux de faible densité en utilisant un protocole chirurgical pour os de faible densité. La
deuxième partie de cette expérimentation avait pour
but d’évaluer si les implants dentaires Trabecular
Metal™ pouvaient également être placés dans de
l’os dense en utilisant un protocole pour os de faible densité. Dans ce cas, un test réussi était classé soit
comme une pose d’implant utilisant uniquement le
protocole pour os de faible densité, soit comme une
pose d’implant nécessitant éventuellement l’ad-
> OS X Couleur
RECHERCHE
jonction d’un protocole pour os dense. Les expérimentations montrent que les implants Trabecular
Metal™ peuvent être placés de façon optimale si
l’on utilise le protocole chirurgical pour os de faible
densité dans de l’os de faible densité et le protocole
pour os dense pour toutes les autres densités osseuses.
ANALYSE DU MATÉRIAU DES IMPLANTS
APRÈS EXPOSITION À DES SOLUTIONS
DE NETTOYAGE DE SURFACE
(ZRR-ZD-00054-00)
Cette étude évalue l’effet des matériaux de nettoyage
utilisés pour éliminer les résidus d’hydroxyapatite
après un sablage secondaire. Les matériaux de contact
utilisés sont les suivants : l’acide chlorhydrique (HCl)
à 5 %, l’eau distillée, l’acétone, l’alcool d’isopropyl
(IPA) et l’exposition soutenue à la chaleur, appliqués sur des cylindres en Trabecular Metal™. L’impact de ces substances au contact du Trabecular
Metal™ a été analysé par des moyens mécaniques
et chimiques. Les résultats de cette analyse montrent que le Trabecular Metal™ ne subit pas d’effets
indésirables lorsqu’on lui applique les méthodes de
nettoyage utilisées pour cette étude.
ÉVALUATION DES IMPLANTS
SUR LE MODÈLE CANIN
En 2009, des chercheurs [80] de l’université de l’État
de l’Ohio et de Zimmer Dental ont collaboré lors de
la première étude in vivo portant sur le concept de
l’implant dentaire Trabecular Metal™. Les objectifs
de cette étude étaient de rechercher si le Trabecular
Metal™ utilisé comme implant pouvait s’ostéointégrer [80]. Au total, 24 implants tests Trabecular
Metal™ ont été placés dans les mandibules de 8 chiens
(3 implants par chien) ; 24 autres implants témoins
(Tapered Screw-Vent®) ont été placés dans les mandibules des mêmes 8 chiens (3 implants par chien).
Deux animaux ont été euthanasiés respectivement à 2, 4, 8 et 12 semaines après l’implantation.
Une injection de calcéine a été pratiquée avant la
nécropsie pour marquer le tissu osseux néoformé
en voie de minéralisation. Deux coupes histologiques
provenant de chaque implant ont été préparées ;
scientifique
une coupe a été utilisée pour évaluer le tissu marqué
à la calcéine et l’autre a été colorée au trichrome
de Goldner pour évaluer la présence de tissu
ostéoïde et d’os mature. L’influence du temps de
cicatrisation sur les mesures provenant de l’analyse
histomorphométrique a fait l’objet d’une analyse
statistique.
À toutes les périodes, les contacts moyens os/implant
(BIC) sur les portions d’alliage en titane (c’est-àdire le matériau en métal non trabéculaire) des
implants ont été supérieurs à 70 %. Une néoformation osseuse à l’intérieur des pores du Trabecular
Metal™ au bout de 2 semaines et une croissance
osseuse à travers toute l’épaisseur de la surface poreuse
au bout de 4 semaines ont été observées. Les analyses
histomorphométriques de l’os à l’intérieur des pores
du Trabecular Metal™ ont indiqué un comblement
et un remodelage osseux rapides :
– la plus grande quantité de tissu néoformé en voie
de minéralisation a été observée au bout de 2 semaines
(36,08 %) et est devenue significativement plus faible quelques semaines plus tard (17,69 %, 22,40 %
et 19,95 % respectivement, p < 0,05) ;
– le tissu ostéoïde a été à son plus haut niveau au bout
de 2 semaines (63,53 %) et significativement plus
faible à 8 et 12 semaines (35,97 % et 41,94 %, respectivement, p < 0,05) ;
– la quantité d’os mature a augmenté de façon significative durant les mêmes intervalles de temps (3,32 %,
9,01 % et 18,69 % à 2, 8 et 12 semaines respectivement,
p < 0,05).
La formation osseuse active observée à l’intérieur
de la surface poreuse des implants Trabecular Metal™
au stade précoce de la cicatrisation est en faveur de
leur utilisation en implantologie dentaire [80]. Contrairement aux implants expérimentaux en maille de
fibres de titane cités plus haut [39-46], les implants Trabecular Metal™ de la présente étude ne montrent
aucune formation de tissu fibreux le long de l’interface os/implant ou à l’intérieur des pores du matériau Trabecular Metal™.
DISCUSSION
Le développement précoce et les évaluations portant
sur les implants dentaires Trabecular Metal™ ont
3
S13
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démontré leur capacité à satisfaire les exigences biomécaniques rencontrées dans l’environnement dentaire et à s’intégrer biologiquement dans le modèle
canin. Comment ce matériau fonctionnera-t-il chez
les humains, en particulier s’ils sont mis en charge définitive de façon précoce : ce sera la prochaine étape
de notre recherche sur les implants dentaires Trabecular Metal™. En 2010, Zimmer Dental a mis en
place une étude clinique pilote prospective sur les
implants dentaires Trabecular Metal™ et un programme multinational de collecte longitudinale de
données qui continuera de surveiller et de regrouper
des données sur les implants dans les années à venir.
De nouvelles données seront publiées dès qu’elles
seront suffisantes. !
Titre original :
Trabecular Metal™ Dental Implants: Overview of design and
developmental research. Zimmer Dental Inc. 2012.
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3
S15
> OS X Couleur
Michael Collins
MSBME, MBA, vice-président, Recherche, développement et
enseignement
Jeff Bassett
BS, directeur, ingénieur
Hai Bo Wen
PhD, directeur adjoint, Recherche dentaire et affaires cliniques
Chris Gervais
BS, directeur adjoint, ingénieur
Matt Lomicka
MS, senior ingénieur-concepteur diplômé
Savvas Papanicolaou
MS, ingénieur-concepteur
S16
Référencement bibliographique
Cet article peut être recherché ou cité sous la référence suivante :
Collins M, Bassett J, Bo Wen H, Gervais C, Lomicka M,
Papanicolaou S. Implants dentaires Trabecular Metal™. Résumé du
concept et de la recherche pour son développement. IMPLANT
2012;N° SPÉCIAL:S5-S16.

scientifique - Zimmer Dental

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